现实世界中,许多相互依存的系统组成了完整的复杂系统,如电力网络,交通系统和互联网等。这些系统之间的相互依赖关系确保了这些系统能够成功运作,从而可以具有丰富多样的功能。然而,相互依赖特性也使得相互依存网络在面临故障时变得脆弱,即,一个网络中一小部分节点的故障会引起它的耦合网络中依赖节点的损坏,这可能会触发级联故障递归地发生,最终导致网络完全崩塌。考虑到基础设施网络故障可能造成重大损失,研究相互依存网络的鲁棒性和故障网络修复重建具有重要的现实意义,在近年来已成为网络科学的研究热点。本文研究内容的主要工作和成果如下:1.提出减少关键非均衡依赖链接策略提高相互依存网络的鲁棒性。依赖链接两端节点的非均衡性是导致级联故障的重要原因之一,如果可以在总体上减少相互依存网络中依赖链接两端节点的差异性,则会提高网络的鲁棒性。因此,提出了衡量依赖链接非均衡程度的指标,并在此基础上提出了减少关键非均衡依赖链接策略,通过减少关键非均衡依赖链接来有效降低网络的非平衡性,使相互依存网络具有更好的鲁棒性。幂律相互依存网络、指数相互依存网络和幂律-电网相互依存网络上的数值仿真验证了本文所提出减少关键非均衡依赖链接策略的有效性和合理性。2.提出预警保护机制提高动态相互依存网络的鲁棒性。动态相互依赖网络中,负载的动态变化以及节点在实际相互依赖的基础网络中处理额外负载的能力极为重要。考虑到并不是所有的过载节点都会从实际网络中移除,提出了一种新的基于预警保护机制的网络级联模型。当相互依存网络遭到故障时,网络系统会进入预警状态,适量地放大网络中节点负载的容量来更好地应对故障节点以及轻量过载节点的负载分配。通过在四种类型的相互依存网络上的模拟仿真实验验证预警保护机制能够有效地缓解级联故障的扩散。3.针对相互依存网络在受损后的恢复重建问题,提出目标去耦合恢复算法来提高相互依存网络的鲁棒性。在损坏的相互依存网络模型上分析了在恢复过程中网络之间的级联故障,并且基于网络中心性采取五种策略来寻找关键脆弱依赖链接。此外,提出了三个指标来衡量相互依存网络恢复的效率。最后,通过目标去耦合恢复算法来增强相互依存网络在恢复重建中的鲁棒性,降低受损网络系统在恢复中二次故障的风险。在损坏的相互依存网络上进行了模拟仿真实验,验证了目标去耦合恢复算法的有效性和合理性。